Предмет и задачи геодезической астрономии

Геодезическая астрономия - раздел астрономии, в котором изучается теория и способы определения географических координат точек земной поверхности и азимутов направлений.

Методы астрономических определений делятся на точные и приближенные. Под точными понимаются методы, позволяющие при современном состоянии теории геодезической астрономии и ее инструментальной базы получить значения широт, долгот и азимутов направлений с максимально возможной точностью.

Точные астрономические определения широт, долгот и азимутов на пунктах астрономо-геодезической сети (АГС) совместно с результатами геодезических и гравиметрических измерений обеспечивали установление исходных геодезических дат и ориентировку государственной геодезической сети, определение параметров земного эллипсоида, ориентирование осей референцной системы геодезических координат и определение высот квазигеоида относительно референц-эллипсоида.

Астрономические определения, выполняемые в государственной триангуляции при создании АГС, составляли неразрывное целое с геодезическими работами. Пункты геодезической сети, на которых произведены точные определения астрономических широт, долгот и азимутов, называют пунктами Лапласа. Средние квадратические погрешности астрономических определений на пунктах Лапласа, полученные по внутренней сходимости результатов наблюдений, не должны превышать: по широте 0.3², по долготе 0.03^s, по азимуту 0.5².

Геодезические азимуты сторон триангуляции, полученные из астрономических наблюдений (азимуты Лапласа), служат для ориентирования триангуляции и отдельных ее звеньев в единой системе геодезических координат. В то же время, они являются средством действенного контроля угловых измерений в астрономо-геодезической сети. Азимуты Лапласа ограничивают, локализуют действие систематических и случайных погрешностей в угловых измерениях, тем самым значительно ослабляя их влияние в обширных геодезических сетях. Поэтому азимуты Лапласа по праву можно назвать угловыми базисами геодезической сети.

Согласно “Инструкции о построении государственной геодезической сети”, пункты Лапласа определяются:

- на обоих концах базисных сторон триангуляции 1-го класса в вершинах полигонов (на обоих концах крайних сторон звеньев полигонометрии);

- на промежуточных пунктах рядов триангуляции (полигонометрии) 1-го класса через 70 - 110 км;

- в сплошных сетях 1-го и 2-го класса – на обоих концах базисной стороны триангуляции (стороны полигонометрии) в середине полигона. Таким образом, в каждом отдельно взятом полигоне 1-го класса определяют минимум 18 - 20 пунктов Лапласа.

Кроме того, астрономические определения широт и долгот производились на пунктах государственной геодезической сети 1-го и 2-го классов, расположенных на основных линиях астрономо-гравиметрического нивелирования. При плотности детальной гравиметрической съемки 1 пункт на 200 км² астрономические определения производятся на двух смежных пунктах не реже чем через 125 км.

С завершением работ по созданию АГС закончился важный этап в развитии геодезической астрономии. Некоторые из перечисленных задач геодезической астрономии в настоящее время решаются с помощью более эффективных методов космической геодезии. В современных условиях точные астрономические определения необходимы при решении следующих задач.

1. Определение из астрономических наблюдений с ошибкой 0.2² составляющих уклонения отвесной линии и изучение полного спектра изменений уклонений отвеса. Решение этой задачи необходимо для установления связи между геодезической и астрономической системами координат, приведения измерений к принятой эпохе отсчета координат и гравитационного потенциала, правильного интерпретирования результатов повторного геометрического нивелирования, изучения внутреннего строения Земли.

2. Осуществление комплекса астрономических определений на пунктах фундаментальной астрономо-геодезической сети (ФАГС) и астрономо-геодези-ческих обсерваториях.

3. Выполнение азимутальных определений с ошибкой 0.15 – 0.20² для ориентирования специальных опорных направлений, элементов радиотехнических измерительных комплексов, изучения современных горизонтальных движений земной коры на геодинамических полигонах.

Кроме того, возникла необходимость в модификации методов и средств геодезической астрономии применительно к использованию их для определения местоположения и ориентирования на Луне и Марсе.

Под приближенными астрономическими определениями понимаются определения с погрешностями от 1¢ до 1², в зависимости от их назначения и применяемых для наблюдений инструментов. Общими отличительными особенностями приближенных методов являются: прямое измерение наблюдаемых величин, небольшое число приемов наблюдений, фиксация моментов наблюдений не точнее 1^s, частое использование в качестве объекта наблюдений Солнца. В приближенных способах астрономических определений существенно упрощаются методика наблюдений светил и их обработка.

Приближенные астрономические определения предназначаются для решения следующих задач:

- получения приближенных широт, долгот и азимутов для обработки точных определений;

- ориентировки инструмента для точных астрономических определений;

- развития и ориентирования геодезических сетей в местной системе координат;

- автономного определения азимутов и дирекционных углов ориентирных направлений;

- определения азимутов для ориентирования сетей специального назначения;

- контроля угловых измерений в полигонометрических ходах и других угловых построениях;

- эталонирования гироскопических приборов, применяемых в маркшейдерском деле и других инженерных работах, а также для решения других аналогичных задач.

Следует особо подчеркнуть важность разработок по приборному обеспечению всех перечисленных выше задач по автоматизации астрономических наблюдений и их обработке.